一種車載式城市公交行駛工況信息采集設備的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種車載式城市公交行駛工況信息采集設備，包括電源模塊，分別與所述的電源模塊連通的微控制處理器、數(shù)據(jù)存儲單元、加速度傳感器、液晶顯示模塊和GPS模塊，所述的數(shù)據(jù)存儲單元、加速度傳感器、液晶顯示模塊和GPS模塊均與微控制處理器連通。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，安裝、調(diào)試即使用都非常便捷，且本實用新型的性能參數(shù)、應用功能滿足數(shù)據(jù)采集項、數(shù)據(jù)采集頻率、正常工作時間等要求，可靠性高，而由于其能夠采集速度、加速度、時間、里程信息，并支持經(jīng)緯度信息采集，因此采集信息全面，且成本低廉，易于普及使用，由于具有開放式的數(shù)據(jù)接口，本實用新型能夠提供開放格式的原始數(shù)據(jù)，便于數(shù)據(jù)與軟件對接，二次開發(fā)兼容性高。
【專利說明】一種車載式城市公交行駛工況信息采集設備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種車載式城市公交行駛工況信息采集設備，屬于自動化信息采集【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]城市公交行駛工況是指公交車輛在城市公交線路上正常行駛的“速度-加速度-時間-里程”的關(guān)系表達，其具體表征指標有:(I)實時速度、加速度，以及二者在某個階段的標準差、極值、均值、所占比例；(2)時間、里程，以及二者的動態(tài)對應關(guān)系。行駛工況信息可作為城市公交車輛動力特性研究、車輛研發(fā)的重要參考依據(jù)，也可作為公交路線規(guī)劃、優(yōu)化的數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)，有極大的應用價值。
[0003]然而，常用的城市公交行駛工況信息采集方法或設備均存在缺陷:速度儀表、里程儀表記錄法是依靠人工記錄，且誤差極大；五輪儀等信息采集設備能獲取速度、時間參數(shù)，加速度與里程信息依靠二次數(shù)據(jù)處理，可靠性難以保證；常用的GPS動態(tài)信息采集設備僅獲取時間、里程、經(jīng)緯度、高度等宏觀信息。盡管可采用速度差分獲取加速度信息，但并不能滿足微觀工況信息采集的精度要求；定制開發(fā)的車載采集設備采集數(shù)據(jù)全面、精準，但成本高，且設備常與其數(shù)據(jù)分析軟件綁定，不利于數(shù)據(jù)研究分析。
[0004]綜上所述，市面上尚未出現(xiàn)具備完整功能、數(shù)據(jù)接口開放支持二次開發(fā)的城市公交行駛工況信息采集設備。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的目的在于提供一種使用便捷、可靠、數(shù)據(jù)全面、成本低、二次開發(fā)兼容性好的車載式城市公交行駛工況信息采集設備。
[0006]為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實用新型所提供的技術(shù)方案為:
[0007]一種車載式城市公交行駛工況信息采集設備，其特征在于，包括電源模塊，分別與所述的電源模塊連通的微控制處理器、數(shù)據(jù)存儲單元、加速度傳感器、液晶顯示模塊和GPS模塊，所述的數(shù)據(jù)存儲單元、加速度傳感器、液晶顯示模塊和GPS模塊均與微控制處理器連通。
[0008]其中，所述的微控制處理器為一具有Cortex_M3內(nèi)核的STM32F103微控制處理器，其含有足夠的內(nèi)部資源。如:所述的微控制處理器包括64K閃存程序存儲器、20K字節(jié)的SRAM、2個12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器和7通道DMA控制器，并提供充足的外部接口，如SP1、IIC、UART以及I/O接口。
[0009]所述的數(shù)據(jù)存儲單元內(nèi)設置有SD卡，所述的SD卡的容量> 2GB,其利用SD卡進行存儲采集數(shù)據(jù)，且所述的數(shù)據(jù)通過微控制處理器驅(qū)動數(shù)據(jù)讀寫，以FAT文件形式將數(shù)據(jù)存檔于SD卡中。
[0010]所述的加速度傳感器內(nèi)設置有電容式三軸加速度傳感器MMA7260，根據(jù)X、Y、Z軸的實際加速度大小輸出三個通道不斷變化的電壓，電壓值經(jīng)微控制處理器的模數(shù)轉(zhuǎn)換過程轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，從而獲取加速度數(shù)值大小。
[0011]所述的GPS模塊為一成熟的模塊化GPS信息采集模塊，其包括25*25*4MM高靈敏度GPS天線、追蹤衛(wèi)星的GPS芯片以及TTL和232電平的UART接口，以NMEA0183標準語句輸出速度、經(jīng)緯度、時間信息。與其相連的微控制處理器接收該信息并進行語句解析與數(shù)據(jù)邏輯處理。
[0012]所述的液晶顯示模塊采用320X240分辨率的TFT液晶顯示屏，所述的320X240分辨率的TFT液晶顯示屏內(nèi)設置有觸摸控件，提供觸摸屏控制功能。微控制處理器將采集的數(shù)據(jù)以動態(tài)圖形、文字顯示的方式驅(qū)動液晶顯示模塊，提供簡單的人機操作界面。
[0013]所述的電源模塊包括電池和穩(wěn)壓芯片，所述的電池用于供電，而所述的穩(wěn)壓芯片將電池的直流電壓穩(wěn)壓成3.3v直流電壓，為其他各組成部分提供穩(wěn)定電源。總輸電源輸出功率不小于2.4w。
[0014]本實用新型以一塊高性能的工業(yè)微控制處理器為核心，利用加速度傳感器、GPS模塊分別采集公交車輛的三軸加速度、經(jīng)緯度、速度與時間，以文件系統(tǒng)方式將采集的數(shù)據(jù)存放于拔插式的數(shù)據(jù)存儲單元中，采用液晶顯示模塊展現(xiàn)數(shù)據(jù)采集過程并實現(xiàn)數(shù)據(jù)回放。
[0015]本實用新型無需外接電源與信號，可方便地安裝放置于公交車上，實時地采集速度、加速度、經(jīng)緯度位置、時間等多種行駛工況基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并分析公交車行駛工況的相關(guān)二次數(shù)據(jù)，支持采集數(shù)據(jù)實時顯示與回放，所有數(shù)據(jù)以標準開放式的數(shù)據(jù)格式存于拔插式數(shù)據(jù)存儲單元，可導出至計算機中作其它深入分析
[0016]本實用新型的有益效果在于:本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，可將其固定于車上，安裝、調(diào)試即使用都非常便捷，且本實用新型的性能參數(shù)、應用功能滿足數(shù)據(jù)采集項、數(shù)據(jù)采集頻率、正常工作時間等要求，可靠性高，而由于其能夠采集速度、加速度、時間、里程信息，并支持經(jīng)緯度信息采集，因此采集信息全面，且成本低廉，易于普及使用，此外，由于具有開放式的數(shù)據(jù)接口，本實用新型能夠提供開放格式的原始數(shù)據(jù)，便于數(shù)據(jù)與軟件對接，二次開發(fā)兼容性高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型的原理框圖；
[0018]圖2為本實用新型的電路原理圖；
[0019]圖3為本實用新型的工作流程圖。
【具體實施方式】
[0020]為了闡明本實用新型的技術(shù)方案及技術(shù)目的，下面結(jié)合附圖及具體實施例對本實用新型做進一步的介紹。
[0021]圖1為本實用新型的原理框圖。
[0022]如圖1所示:車載式城市公交行駛工況信息采集設備1，包括電源模塊7，分別與所述的電源模塊7連通的微控制處理器2、數(shù)據(jù)存儲單元3、加速度傳感器4、液晶顯示模塊6和GPS模塊5，所述的數(shù)據(jù)存儲單元3、加速度傳感器4、液晶顯示模塊6和GPS模塊5均與微控制處理器2連通。
[0023]圖2為本實用新型的電路原理圖。[0024]如圖2所示:所述的微控制處理器2為一具有Cortex_M3內(nèi)核的STM32F103微控制處理器，其含有足夠的內(nèi)部資源。如:所述的微控制處理器包括64K閃存程序存儲器、20K字節(jié)的SRAM、2個12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器和7通道DMA控制器，并提供充足的外部接口，如SP1、IIC, UART 以及 I/O 接口。
[0025]所述的數(shù)據(jù)存儲單元3內(nèi)設置有SD卡，所述的SD卡的容量> 2GB,其利用SD卡進行存儲采集數(shù)據(jù)，且所述的數(shù)據(jù)通過微控制處理器驅(qū)動數(shù)據(jù)讀寫，以FAT文件形式將數(shù)據(jù)存檔于SD卡中。
[0026]所述的加速度傳感器4內(nèi)設置有電容式三軸加速度傳感器MMA7260，根據(jù)X、Y、Z軸的實際加速度大小輸出三個通道不斷變化的電壓，電壓值經(jīng)微控制處理器的模數(shù)轉(zhuǎn)換過程轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，從而獲取加速度數(shù)值大小。
[0027]所述的GPS模塊5為一成熟的模塊化GPS信息采集模塊，其包括25*25*4MM高靈敏度GPS天線、追蹤衛(wèi)星的GPS芯片以及TTL和232電平的UART接口，以NMEA0183標準語句輸出速度、經(jīng)緯度、時間信息。與其相連的微控制處理器接收該信息并進行語句解析與數(shù)據(jù)邏輯處理。
[0028]所述的液晶顯示模塊6采用320 X 240分辨率的TFT液晶顯示屏，所述的320 X 240分辨率的TFT液晶顯示屏內(nèi)設置有觸摸控件，提供觸摸屏控制功能。微控制處理器將采集的數(shù)據(jù)以動態(tài)圖形、文字顯示的方式驅(qū)動液晶顯示模塊，提供簡單的人機操作界面。
[0029]所述的電源模塊7包括電池和穩(wěn)壓芯片，所述的電池用于供電，而所述的穩(wěn)壓芯片將電池的直流電壓穩(wěn)壓成3.3v直流電壓，為其他各組成部分提供穩(wěn)定電源?？傒旊娫摧敵龉β什恍∮?.4w。
[0030]圖3為本實用新型的工作流程圖。
[0031]如圖3所示:主要的工作過程如下:
[0032]I)、裝置上電之后，各組成部分功能初始化；
[0033]2)、微控制處理器2的程序進行循環(huán)狀態(tài)，創(chuàng)建多個信息采集及中斷任務。任務一為接收加速度傳感器4的數(shù)據(jù)信息、任務二為接收GPS模塊5的數(shù)據(jù)信息、任務三將采集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)作必要的二次分析處理、任務四為液晶顯示模塊6進行⑶I顯示、任務五將已采集數(shù)據(jù)處理、存儲；
[0034]3)、加速度傳感器4感應實時加速度，并輸出三個通道的電壓，微控制處理器2的ADC接口接收該信息,通過任務一實時獲取加速度的數(shù)值大小，并作數(shù)據(jù)濾波處理,發(fā)送事件完成信息；
[0035]4),GPS模塊5以UART接口輸出NMEA0183標準語句信息，微控制處理器2的UART接口接收該信息，通過任務二解析$GPRMC、$GPVTG, $GPZDA語句，獲取時間、速度，經(jīng)緯度信息，并作數(shù)據(jù)濾波處理，發(fā)送事件完成信息；
[0036]5)、微控制處理器2利用任務三分析基礎(chǔ)數(shù)據(jù)作必要的二次處理，計算行駛里程、速度與加速度標準差、極值、均值、所占比例等二次計算數(shù)據(jù)，其工作邏輯過程是:控制處理器2的任務三接收到任務一與任務二的事件更新信息時，進行數(shù)據(jù)的二次分析處理，發(fā)送事件完成信息。
[0037]6)、液晶顯示模塊6將已采集的最新數(shù)據(jù)展現(xiàn)于TFT界面，含動態(tài)圖形與文字兩種顯示形式，其工作邏輯過程是:控制處理器2的任務四接收到任務三的事件更新信息，或者接收到用戶的液晶屏觸摸中斷信息時，驅(qū)動液晶顯示模塊6進行顯示內(nèi)容更新；
[0038]7)、微控制處理器2將數(shù)據(jù)以FAT文件的形式存儲于數(shù)據(jù)存儲單元3中，其工作邏輯過程是:控制處理器2的任務五接收到任務三的事件完成信息，將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)存儲單元3中。
[0039]8)、重復步驟2至步驟7。
[0040]本實用新型以一塊高性能的工業(yè)微控制處理器為核心，利用加速度傳感器、GPS模塊分別采集公交車輛的三軸加速度、經(jīng)緯度、速度與時間，以文件系統(tǒng)方式將采集的數(shù)據(jù)存放于拔插式的數(shù)據(jù)存儲單元中，采用液晶顯示模塊展現(xiàn)數(shù)據(jù)采集過程并實現(xiàn)數(shù)據(jù)回放。
[0041]本實用新型無需外接電源與信號，可方便地安裝放置于公交車上，實時地采集速度、加速度、經(jīng)緯度位置、時間等多種行駛工況基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并分析公交車行駛工況的相關(guān)二次數(shù)據(jù)，支持采集數(shù)據(jù)實時顯示與回放，所有數(shù)據(jù)以標準開放式的數(shù)據(jù)格式存于拔插式數(shù)據(jù)存儲單元，可導出至計算機中作其它深入分析。
[0042]以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種車載式城市公交行駛工況信息米集設備，其特征在于，包括電源模塊，分別與所述的電源模塊連通的微控制處理器、數(shù)據(jù)存儲單元、加速度傳感器、液晶顯示模塊和GPS模塊，所述的數(shù)據(jù)存儲單元、加速度傳感器、液晶顯示模塊和GPS模塊均與微控制處理器連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車載式城市公交行駛工況信息采集設備，其特征在于，所述的微控制處理器為一具有Cortex-M3內(nèi)核的STM32F103微控制處理器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車載式城市公交行駛工況信息采集設備，其特征在于，所述的微控制處理器包括64K閃存程序存儲器、20K字節(jié)的SRAM、2個12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器、7通道DMA控制器，并提供充足外部接口，包括:SP1、IIC、UART以及I/O接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車載式城市公交行駛工況信息采集設備，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)存儲單元內(nèi)設置有SD卡，所述的SD卡的容量> 2GB。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車載式城市公交行駛工況信息采集設備，其特征在于，所述的加速度傳感器內(nèi)設置有電容式三軸加速度傳感器MMA7260。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車載式城市公交行駛工況信息采集設備，其特征在于，所述的GPS模塊包括25*25*4MM GPS天線、追蹤衛(wèi)星的GPS芯片以及TTL和232電平的UART接口。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車載式城市公交行駛工況信息采集設備，其特征在于，所述的液晶顯示模塊采用320X240分辨率的TFT液晶顯示屏，所述的320X240分辨率的TFT液晶顯示屏內(nèi)設置有觸摸控件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車載式城市公交行駛工況信息采集設備，其特征在于，所述的電源模塊包括電池和穩(wěn)壓芯片。
【文檔編號】G07C5/08GK203616789SQ201320646007
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月21日
【發(fā)明者】季錦章, 楊根成, 萬劍, 王維鋒, 肖全 申請人:江蘇省交通規(guī)劃設計院股份有限公司, 江蘇省新通智能交通科技發(fā)展有限公司